Основы метрологии и стандартизации

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Санкт-Петербургский государственный университет технологии и дизайна"

Кафедра сопротивления материалов

Курсовой проект

по дисциплине "Метрология, стандартизация, сертификация"

Санкт-Петербург

2011 г.

1. Конструкция узла по заданному сборочному чертежу. Конструктивное исполнение и назначение деталей, условия сборки и демонтажа узла

деталь калибр вал шпоночный

Данный механизм является частью зубчатого цилиндрического редуктора, который предназначен для передачи вращательного движения с одного вала на другой с понижением скорости.

Обеспечение взаимозаменяемости гладких и цилиндрических деталей, а также выбор характера их соединения (посадки) базируется на основных положениях, установленных в стандарте ГОСТ 25346-89 "Единая система допусков и посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений".

Назначим посадки на основные детали передач на данном чертеже.

D₁=D₉=25 мм. Втулка промежуточная. - Посадка с гарантированным зазором. Применима при относительно невысоких требованиях к соосности.

D₂=D₈=50 мм. Крышка в корпус. - посадка с гарантированным зазором. Предназначена для соединений низкой точности (ролики, шестерни и муфты, свободно сидящие на осях и валах грубых механизмов, шарнирные соединения тяг, рычагов, крышки подшипников).

D₃=D₆=25 мм. Внутреннее кольцо подшипников качения на вал. Класс точности подшипника 6, нагружение циркуляционное, действующая на подшипник результирующая нагрузка воспринимается и передается телами качения в процессе вращения дорожки качения последовательно по всей длине и соответственно по всей посадочной поверхности вала. Нагрузка с умеренными толчками и вибрацией. Натяг в сопряжении должен увеличиваться вместе с возрастанием нагрузки на подшипник. Назначаем посадку по ГОСТ 3325-82 .

D₄=D₇=50 мм. Наружное кольцо подшипников качения в корпус. Испытывает местное нагружение. Допустимо использование посадок с небольшим средневероятным зазором, наличие которого необязательно приведет к взаимному смещению, нарушающему неподвижность. Класс точности 6, назначаем посадку .

D₅=25 мм. Распорное кольцо. - посадка с гарантированным зазором. Применима при относительно невысоких требованиях к соосности и низкой точности соединения.

D₁₀=25 мм. Вал в отверстии. - посадка переходная тугая, применяется для неразборных и глухих соединений. Обладают высокой степенью центрирования. Сборка и разборка осуществляется при значительных усилиях: применяются прессы. Разбираются, как правило, только при капитальном ремонте.

D₁₁=40 мм. Вал в отверстии. - посадка переходная щадящая глухая. Применяется для сопряжения тяжело нагруженных зубчатых колес, муфт, кривошипов с валами, для установки постоянных кондукторных втулок в корпусах кондукторов, штифтов.

D₁₂=25 мм. Вал в отверстии. - зазор или переходная посадка. Применяются при невысоких требованиях к точности (трансмиссионные валы в подшипниках, холостые шкивы на валах, поршни в цилиндрах компрессоров).

2. Выбор посадки сопряжения D12, построение схемы полей допусков. Расчет параметров посадки с учетом серийного производства. Расчет и построение схемы калибров вала и отверстия. Средства измерений, используемые для контролей деталей данного сопряжения

По ГОСТ 25346-89 (ИСО286/1-88) назначаем посадку соединения 25.

Имеем значение допуска для номинального размера 25 мм в 8 и 9 квалитете IT8₂₅=33 мкм, IT9₂₅=52 мкм.

Так как поле допуска отверстия обозначено H8, то нижнее отклонение EI=0 мкм, верхнее отклонение ES=+20 мкм.

Предельные отклонения вала определяются по d9: нижнее отклонение ei=+8 мкм, верхнее отклонение es=+65 мкм.

Предельные размеры годного отверстия и вала:

D_max=D+ES=25+0,02=25,02 мм;

D_min=D+EI=25+0=25 мм;

d_max=d+es=25+0,065=25,065 мм;

d_min=d+ei=25+0,008=25,008 мм.

По ГОСТ 24823-81 выписываем числовые значения:

Z=Z₁=8,8 мкм;

Y=Y₁=7,5 мкм;

H=H₁=5 мкм;

Hs=4 мкм;

Hp=1,4 мкм.

Таблица 1. Калибры для отверстия, мм

Обозначение калибров	Новые	Изношенные
	Наибольший	Наименьший
Р-ПР
Р-НЕ			____________

Таблица 2. Калибры для вала, мм

Р-ПР
Р-НЕ			____________
К-И			____________
К-ПР			____________
К-НЕ			____________

Таблица 3. Исполнительные размеры:

Калибр-пробка	Калибр-скоба
Р-ПР>25,0113-0,005 мм	Р-ПР>25,0587+0,005 мм
Р-НЕ>25,0225-0,005 мм	Р-НЕ>25,0105+0,005 мм

Таблица 4. Исполнительные размеры контркалибров

К-И=25,0732-0,0014 мм	К-ПР=25,0569-0,0014 мм	К-НЕ=25,0088-0,0015 мм

Таблица 5. Средства контроля измерений сопряжения D₁₂=25 мм, посадка

Прибор	Метрологические характеристики
Калибр-пробка	Цена деления
	Пределы измерения
Калибр-скоба	Цена деления
	Пределы измерения

3. Назначение посадки шпонки L₅L₆ из особенностей условий работы механизма, оценка параметров шпоночного соединения, назначение измерительных средств контроля и оценка параметров точности измерения

Шпонка 7732 ГОСТ 23360-78, шпонка призматическая, исполнение А, соединение свободное.

1. Определяем номинальные значения элементов:

b=6 мм;

h=6 мм;

t₁=3 мм;

t₂=4,5 мм;

(d-t₁)=22 мм;

(d+t₂)=20,5 мм.

2. Определяем допуски на непосадочных размеров по СТ СЭВ 57-73:

высота шпонки h=7h11=7_-0,090 мм;

глубина паза вала t₁=3H12=3^+0,12 мм;

глубина паза втулки t₂=4,5H12=4,5^+0,12 мм;

длина шпонки l=32h14=32_-0,62 мм;

длина паза вала под шпонку l₁=32H15=32^+1,0 мм.

3. Определяем допуски на размеры шпонки, паза вала и паза втулки по ширине шпонки b по СТ СЭВ 57-73, соответственно выбираем посадки:

ширина шпонки 7h9=7_-0,30 мм;

ширина паза вала 7H9=7^+0,30 мм;

ширина паза втулки 6D10= мм.

Схема расположения полей допусков представлена на рисунке 3.



Рисунок 3 - Схема полей допусков шпоночного соединения

Поля допусков на ширину

шпонки

паза вала

паза втулки

4. Средства контроля измерений шпоночных пазов, валов, втулок, резьбы, зубчатых колес

Таблица 6. Средства контроля измерений шпоночных пазов, валов и втулок

Шпонка	Паз	Втулка
Точный микрометр	Гладкий предельный калибр - ширина паза	Гладкий предельный калибр - длина втулки
Калибр-скоба	Односторонний калибр	Калибр-пробка для глубины втулки
	Двусторонний калибр

Таблица 7. Средства контроля резьбы

Дифференцированный метод	Комплексный метод
Универсальные и инструментальные микроскопы. Метод трех или двух проволок. Резьбовые микрометры, длинномеры.	Резьбовые калибры: проходные и непроходные калибры для цилиндрических резьб, калибр-кольцо, калибр-скоба, калибр-пробка.

Таблица 8. Средства контроля зубчатых колес

Наименование приборов	Проверяемый элемент	Степень точности зубчатых колес
Кромочный зубомер	Толщина зуба по постоянной хорде	9…11
Тангенциальный зубомер	Смещение исходного контура	5…10
Нормалемер до 150 мм	Длина общей нормали	7…11
Нормалемер до 300 мм	Длина общей нормали	8…11
Зубомерный микрометр	Длина общей нормали	7…11
Шагомер для окружного шага	Окружной шаг	7…11
Шагомер для основного шага колес	Основной шаг	7…11
Биениемер	Биение зубчатого венца	8…11

5. Выбор посадки резьбового соединения М1, построение схемы полей допусков, расчет калибров для контроля резьбового соединения

Задано сопряжение метрической резьбы (винт - корончатая гайка) с номинальным диаметром 22 мм. Используем средний класс точности. Для него установлены поля допусков: для гайки по среднему диаметру и диаметру выступов (внутренний диаметр) Н6, для винта g6.

По ГОСТ 8724-81 (СТ СЭВ 181-75) устанавливаем, что резьба М22 имеет средний шаг Р=1,5 мм, резьбовое сопряжение М221,5 - Н6/g6. Зная шаг, по ГОСТ 24705-81 (СТ СЭВ 182-75) находим номинальные значения диаметров:

- наружный диаметр d=D=22,000 мм;

- внутренний диаметр d₁=D₁=20,376 мм;

- средний диаметр d₂=D₂=21,026 мм.

Обозначениям полей допусков корончатой гайки находим по ГОСТ 16093-81 (СТ СЭВ 640-72). Значения допусков среднего диаметра (6 степень) и внутреннего диаметра (6 степень) для соответствующего диаметра и шага Р=1,5 мм: T_D1=300 мкм; T_D2=190 мкм; T_d=236 мкм; T_d2=140 мкм.

Основные отклонения: d,d₂-es=-32 мкм; D,D₂-EI=0 мкм.

Верхние отклонения D₁ и D₂ определяются по формуле

мкм;

мкм.

Cогласно тем же параметрам, значения допусков среднего и наружного диаметров (6 степень) винта равны T_d=+236 мкм, T_d1=+140 мкм.

Верхние отклонения d и d₂ по g при шаге Р=1,5 мм, es_g=-32 мкм

мкм;

мкм.

Верхнее отклонение наружного диаметра гайки и нижнее отклонение внутреннего диаметра винта, указанные выше, стандартами не устанавливаются.

Таблица 8.

Размеры	Корончатая гайка, мм	Винт, мм
Наружный диаметр	Dmax не нормируется
Средний диаметр
Внутренний диаметр
		не нормируется
Минимальный зазор по среднему диаметру
Максимальный зазор по среднему диаметру

6. Определение типа и стандартных размеров шарикоподшипников, расчет и назначение посадки на вал и в корпусе узла

Таблица 9. Параметры шарикоподшипника

Ш/П	Радиальная нагрузка, кН	Перегрузка, %	Вид нагружения	№ Ш/П	Класс точности Ш/П
D4/d3	1,0	50	Циркуляционное	105	6

По ГОСТ 8338-75 выбираем однорядный радиальный шарикоподшипник легкой серии 6-105 (254712).

При циркуляционном нагружении колец подшипников посадки на вал и в корпус выбирают по величине P_R - интенсивность радиальной нагрузки на посадочной поверхности кольца.

Н/мм,

где:

- R=10000 Н;

- B=12 мм;

- K_п=0,7 - динамический коэффициент для перегрузки в 50%;

- F=1 - коэффициент, учитывающий степень ослабления посадочного натяга при сплошном вале;

- F_A=1 - коэффициент неравномерности распределения радиальной нагрузки для радиальных однорядных подшипников.

По чертежу определяем, что внутреннее кольцо имеет циркуляционную нагрузку, а наружное кольцо нагружено местно (вал совершает вращательное движение).

По таблице П7 [1] EI=-8 мкм, ES=0 мкм. Назначаем посадки по данным значениям и по P_R=83,2 Н/мм:

на внутреннее кольцо d=25;

на наружное кольцо D=47.

Полученные посадки наносим на чертеж, представленный на рисунке 4.

Рисунок 4 - Посадки шарикоподшипника

7. Для зубчатого колеса, находящегося вне корпуса, выбрать степень точности по нормам кинематической плавности, пятну контакта, величину бокового зазора в сопряжении колес

На рисунке 5 представлено данное зубчатое колесо (также оно представлено на чертеже в конце курсового проекта).

Основные параметры колеса равны:d_a=168 мм, Z=35, m=5.

По нормам кинематической точности, которые представлены в ГОСТ 1643-80, выбирается степень точности. Данное зубчатое колесо относится к колесам средней точности, поэтому степень его точности Ст8.

По нормам кинематической точности ГОСТ 1758-81 выбирается степень точности. Параметры степени точности выбираются по нормальному модулю зубчатого колеса m_n=m. Выберем три параметра степени точности:

1. Кинетическая погрешность передачи (F_кпп). Характеризуется :

- Наибольшая кинетическая погрешность передачи F?_ior. Допуск F?_io=15 мкм.

- Наибольшая кинетическая погрешность колеса F?_ir . Допуск F?_i=12 мкм.

2. Накопленная погрешность k шагов F_pkr. Допуск F_pk=5 мкм.

3. Накопленная погрешность шага по колесу F_pr. Допуск F_p=±28 мкм.

По ГОСТ 1758-81 выбираются нормы плавности работы для данного колеса. Для данного колеса среднее конусное расстояние R находится в интервале до 50 мм, угол делительного конуса зубчатого колеса д находится в интервале до 30⁰. Примем R=45 мм, д=25⁰. Тогда для модуля m=5 мм показатель плавности работы (предельные осевые смещения зубчатого венца) f_AM=±16. Частота k циклической погрешности за оборот зубчатого колеса находится в интервале от 32 до 63. Принимаем k=35, k=Z при контроле передачи.

Плавность работы контролируется следующими параметрами:

1. Циклическая погрешность зубцовой частоты f_zzor. Допуск f_zzo=28 мкм.

2. Циклическая погрешность передачи f_zkor. Допуск f_zko=10 мкм.

3. Циклическая погрешность зубчатого колеса f_zkr. Допуск f_zk=10 мкм.

Нормы контакта зубьев представляют собой совокупность параметров:

1. Суммарное пятно контакта. Измеряется в процентах по длине и высоте зуба. Для данного зуба предельные отклонения относительных размеров пятна контакта:

- По высоте зуба: F_sk=55%.

- По длине зуба: F_sl=50%.

2. Предельное отклонение межосевого расстояния f_a=±28 мкм.

8. Расчет размерной цепи по заданному замыкающему размеру Д₅=1±0,25 мм для условий проектной сборки

Расчет размерной цепи методом максимумов-минимумов

Данная задача является задачей второго типа, где требуется назначить технологически выполнимые допуски составляющих размеров. Условно примем, что возрастание допуска линейных размеров при возрастании номинального размера имеет ту же закономерность, что и возрастание допуска диаметра, и решим эту задачу способом равных допусков.

ь Способ равных допусков

Таблица 10. Исходные данные

Aiном, мм	TAi, мкм	Ai, мм (принятое)

По условию задачи

Определяем

Номинальный размер и предельные отклонения замыкающего звена заданы по условию - Д₅=±0,25 мм. Назначим отклонения составляющих:

ь Способ одного квалитета

Таблица 11. Исходные данные

Aiном, мм	TAi, мкм	Ai, мм (принятое)

Исходные данные представлены в таблице 11. Берем интервалы номинальных значений для каждого звена в мм и ищем среднее геометрическое этих интервалов. Используем формулу, из которой выразим a_ср:



Это значение соответствует квалитету точности. Чтобы уравнение , следует увеличить или уменьшить допуски звеньев в зависимости от сложности изготовления тех или иных звеньев. Корректируем допуски и принимаем:

Расчет размерной цепи вероятностным методом

ь Способ равных допусков

Таблица 12. Исходные данные

Aiном, мм	TAi, мкм	Ai, мм (принятое)

Исходные данные представлены в таблице 12. Для закона нормального распределения л=1/3, л?=1/9. Коэффициент риска t=3. Определим среднюю величину какого-либо звена по формуле

В столбце 2 таблицы 11 показаны допуски квалитета на диаметры соответствующего номинального размера. Сумма допусков больше допуска замыкающего звена, поэтому увеличим или уменьшим допуски звеньев в зависимости от сложности изготовления тех или иных звеньев.

Проверка:

Допуск замыкающего звена равен сумме допусков составляющих. Принятые размеры приведены в столбце 3 таблицы 12.

ь Способ одного квалитета

Таблица 13. Исходные данные

Aiном, мм	Aiср, мм	TAi, мкм	Ai, мм (принятое)

Исходные данные представлены в таблице 12. Берем интервалы номинальных размеров звена в мм и ищем среднее арифметическое этих интервалов. Найденные значения приведены в столбце 2 таблицы 12.

Это значение соответствует квалитету. Назначаем допуски на составляющие размеры, исходя из средней точности замыкающего звена.

Заносим полученные значения в столбец 3 таблицы 12.

Проверка:

Полученные данные верны. Окончательные результаты занесены в столбец 4 таблицы 12.

Список использованной литературы

ГОСТ 25346-89. Единая Система Допусков и Посадок. Общие положения, ряды допусков и основных отклонений.

ГОСТ 24851-81. Калибры гладкие для цилиндрических отверстий и валов. Виды.

ГОСТ 23360-78. Соединения шпоночные с призматическими шпонками. Размеры шпонок и сечений пазов. Допуски и посадки.

ГОСТ 24109-80. Калибры для шпоночных соединений. Допуски.

ГОСТ 8724-58. Резьба метрическая для диаметров 1-600 мм. Диаметры и шаги.

ГОСТ 9150-59. Резьба метрическая для диаметров 1-600 мм. Основные размеры.

ГОСТ 4608-81. Основные нормы взаимозаменяемости. РЕЗЬБА МЕТРИЧЕСКАЯ. Допуски и посадки.

ГОСТ 18107-72. Калибры для метрической резьбы.

ГОСТ 3325-85. Подшипники качения. Поля допусков и технические требования к посадочным поверхностям валов и корпусов. Посадки.

ГОСТ 16319-70. Цепи размерные. Термины, определения, обозначения

ГОСТ 16320-70. Цепи размерные. Методы расчета плоских цепей.

ГОСТ 2.403-75 ЕСКД. Правила выполнения рабочих чертежей.

ГОСТ 2789-73. Шероховатость поверхности. Параметры и характеристики.

ГОСТ 10356-63. Отклонения от формы и расположения поверхностей. Основные определения и предельные отклонения.

Размещено на Allbest.ru